東京大學的染谷隆夫博士（大學院工學系研究科科長兼教授）的研究團隊與大日本印刷（以下簡稱DNP），改進了自主開發的彈性混合電子安裝技術，成功製造出了可自由伸縮的薄型全綵皮膚顯示螢幕與驅動電路、通訊電路和電流源一體化的顯示螢幕（照片1、2）。該裝置可貼到皮膚上顯示外部發送來的影像資訊的顯示螢幕。
照片1：可自由伸縮的薄型全綵皮膚顯示螢幕。利用自主開發的可伸縮混合電子安裝技術，在橡膠膜上安裝了12×12個有彩顏色LED並彈性佈線。
照片2：顯示部、驅動電路、BLE（低功耗藍牙）通訊電路和電流源實施一體化，可以貼到皮膚上。
【研究要點】
此次開發的可以貼合曲面形狀的彈性混合電子安裝技術擴大了部件的選擇範圍，作爲驗證實驗，研究團隊提高了皮膚顯示螢幕的表現力，成功實施了全綵化。
另外，還提高了全綵皮膚顯示螢幕的佈線可靠性，驅動電路、通訊電路和電流源也實施了一體化。能輕鬆貼到各種物體表面使用。
顯示和獲得資訊的器件形狀發生變化，傳遞的資訊量也會發生變化。爲彌補遠程通信中的情感交流，皮膚顯示螢幕可以在資訊傳遞中發揮更多的便利性，比如以前所未有的方式發送聲援資訊等。
【研究内容】
電路基底層以前主要是硬板狀基底層，現在開始廣泛使用薄膜狀柔性基底層。柔性基底層可以彎曲或卷繞，但無法反復「伸縮變形」，因此，該研究團隊以實施可以伸縮且能自由貼合曲面的電子電路基底層爲目標，推進了研究開發。
配合伸縮變形的電極佈線，此前存在材料拉伸時電阻升高，以及反復伸縮時容易斷線的問題。另外，利用既有的剛性部件在擁有高彈性的基材上形成電子電路時，還存在柔性電極材料與剛性部件的接合部容易被伸縮時積累的應力所破壞的問題。
研究團隊自主開發了即使彎曲或拉伸柔性基材，電阻值也不會改變的電極佈線。另外還具有了即使安裝剛性部件，伸縮時也不容易斷線的特性。透過提高可靠性，能製作使用相對較大的部件時也不容易損壞的電路。爲驗證這種安裝技術的有效性而開發的皮膚顯示螢幕，以2.5mm的相等隔膜在薄橡膠膜上嵌入了12×12個（畫素：144）1.5mm見方的全綵LED。整體厚度約爲2mm，反復進行130％的伸縮也沒有損壞電氣特性和機械特性。由於厚度薄、重量輕、可自由伸縮，直接貼到皮膚上也不會妨礙人的動作，能大幅減輕佩戴時的負擔。包括曲面在内，還能貼到皮膚以外的各種物體上。
顯示部分的驅動電壓爲3.7V，顯示速度爲60Hz，最大能量消耗平均爲100mW。以前發佈的皮膚顯示螢幕爲單色顯示，而此次的開發品利用全綵LED實施了9,000種顏色以上的色彩表現能力。另外，顯示區域外周附近也安裝了控制電路和電池，無需進行佈線，貼到手背上的皮膚顯示螢幕可以透過BLE（低功耗藍牙）通訊從外部控制顯示内容。
僅能彎曲的顯示螢幕已經實施商品化，但伸縮顯示螢幕和可以貼到皮膚上的極薄顯示螢幕目前還只報告了幾款處於研發階段的試製品。研究團隊2009年5月發佈了全球首款16×16組成的可伸縮有機電致發光（EL）顯示螢幕，2016年8月發佈了採用厚度僅1μm的極薄有機EL元件的7段式顯示螢幕，2018年2月發佈了本次研究成果的上一代產品——單色皮膚顯示螢幕。
此次的研究採用以無機半導體爲發光材料的LED作爲發光元件，並結合使用自主開發的彈性混合電子安裝技術，由此，與以往的可伸縮顯示螢幕相比，同時實施了超高的大氣穩定性和機械耐久性。將可以自由伸縮的顯示螢幕貼合到皮膚上，並使其隨着人的動作變形，數百個LED在此狀態下無任何故障地顯示了全綵影片，這還是全球首次。
另外，本產品採用銅作爲彈性佈線材料，可利用普通的電子部件製造流程製造。由於能利用工業界已經實施實用化且量產性優異的方法製造，有望儘快投入使用，將來還有望降低成本。
文：JST客觀日本編輯部
